Elektrinio lauko savybes ir charakteristikas tiria beveik visi technikos specialistai. Tačiau universiteto kursai dažnai rašomi sudėtinga ir nesuprantama kalba. Todėl šiame straipsnyje elektrinių laukų charakteristikos bus aprašytos prieinamu būdu, kad kiekvienas žmogus galėtų jas suprasti. Be to, ypatingą dėmesį skirsime tarpusavyje susijusioms sąvokoms (superpozicijai) ir šios fizikos srities plėtros galimybėms.
Bendra informacija
Pagal šiuolaikines koncepcijas elektros krūviai vienas su kitu tiesiogiai nesąveikauja. Iš to išryškėja įdomi savybė. Taigi kiekvienas įkrautas kūnas turi savo elektrinį lauką supančioje erdvėje. Tai turi įtakos kitiems subjektams. Elektrinių laukų charakteristikos mus domina, nes parodo lauko poveikį elektros krūviams ir jėgą, su kuria jis vykdomas. Kokią išvadą iš to galima padaryti? Įkrauti kūnai neturi abipusio tiesioginio poveikio. Tam naudojami elektriniai laukai. Kaip juos galima ištirti? Norėdami tai padaryti, galite naudoti bandomąjį krūvį - mažą taškinį dalelių spindulį, kurio nėraturės didelės įtakos esamai struktūrai. Taigi, kokios yra elektrinio lauko charakteristikos? Jų yra trys: įtampa, įtampa ir potencialas. Kiekvienas iš jų turi savo ypatybes ir dalelių įtakos sferas.
Elektros laukas: kas tai?
Tačiau prieš pereinant prie pagrindinės straipsnio temos, reikia turėti tam tikrų žinių. Jei jie yra, šią dalį galima saugiai praleisti. Pirmiausia panagrinėkime elektrinio lauko egzistavimo priežasties klausimą. Kad tai būtų, reikia mokėti. Be to, erdvės, kurioje yra įkrautas kūnas, savybės turi skirtis nuo tų, kuriose jo nėra. Čia yra tokia ypatybė: jei įkrovimas dedamas į tam tikrą koordinačių sistemą, tai pokyčiai įvyks ne akimirksniu, o tik tam tikru greičiu. Jie, kaip bangos, pasklis erdvėje. Tai lydės mechaninių jėgų, veikiančių kitus šios koordinačių sistemos nešiklius, atsiradimas. Ir čia mes priėjome prie pagrindinio dalyko! Atsirandančios jėgos yra ne tiesioginės įtakos, o sąveikos per kokybiškai pasikeitusią aplinką rezultatas. Erdvė, kurioje vyksta tokie pokyčiai, vadinama elektriniu lauku.
Funkcijos
Elektriniame lauke esantis krūvis juda jį veikiančios jėgos kryptimi. Ar įmanoma pasiekti ramybės būseną? Taip, tai visai tikra. Tačiau tam elektrinio lauko stiprumą kai kurie turi subalansuotikita įtaka. Kai tik atsiranda disbalansas, įkrovimas vėl pradeda judėti. Kryptis šiuo atveju priklausys nuo didesnės jėgos. Nors jei jų bus daug, galutinis rezultatas bus kažkas subalansuoto ir universalaus. Kad geriau įsivaizduotumėte, su kuo turite dirbti, pavaizduotos jėgos linijos. Jų kryptys atitinka veikiančias jėgas. Reikia pažymėti, kad jėgos linijos turi ir pradžią, ir pabaigą. Kitaip tariant, jie neužsidaro savyje. Jie prasideda nuo teigiamo krūvio kūnų ir baigiasi neigiamais. Tai dar ne viskas, plačiau apie jėgos linijas, jų teorinį pagrindą ir praktinį įgyvendinimą kalbėsime šiek tiek toliau tekste ir nagrinėsime juos kartu su Kulono dėsniu.
Elektrinio lauko stiprumas
Ši charakteristika naudojama elektriniam laukui kiekybiškai įvertinti. Tai gana sunku suprasti. Ši elektrinio lauko charakteristika (stiprumas) yra fizikinis dydis, lygus teigiamo bandomojo krūvio, esančio tam tikrame erdvės taške, veikimo jėgos ir jo vertės santykiui. Čia yra vienas ypatingas aspektas. Šis fizikinis dydis yra vektorius. Jo kryptis sutampa su jėgos, kuri veikia teigiamą bandymo krūvį, kryptimi. Taip pat turėtumėte atsakyti į vieną labai dažną klausimą ir atkreipti dėmesį, kad elektrinio lauko stiprumas yra būtent jo intensyvumas. O kas atsitiks su nejudančiais ir nekintančiais subjektais? Jų elektrinis laukas laikomas elektrostatiniu. Dirbant su taškiniu įkrovimu irsusidomėjimą įtampos tyrimu suteikia jėgos linijos ir Kulono dėsnis. Kokios čia funkcijos?
Kulono dėsnis ir jėgos linijos
Elektriniam laukui būdinga jėga šiuo atveju veikia tik taškiniam krūviui, kuris yra tam tikro spindulio atstumu nuo jo. Ir jei imsime šią reikšmę modulo, tada turėsime Kulono lauką. Jame vektoriaus kryptis tiesiogiai priklauso nuo krūvio ženklo. Taigi, jei jis teigiamas, laukas „judės“išilgai spindulio. Priešingoje situacijoje vektorius bus nukreiptas tiesiai į patį krūvį. Norėdami vizualiai suprasti, kas ir kaip vyksta, galite rasti ir susipažinti su brėžiniais, kuriuose pavaizduotos jėgos linijos. Pagrindinės elektrinio lauko charakteristikos vadovėliuose, nors ir gana sunkiai paaiškinamos, tačiau brėžiniuose reikėtų duoti savo, jie yra kokybiški. Tiesa, reikėtų atkreipti dėmesį į tokią knygų savybę: konstruojant jėgos linijų brėžinius, jų tankis proporcingas įtempimo vektoriaus moduliui. Tai nedidelė užuomina, kuri gali būti labai naudinga atliekant žinių kontrolę arba egzaminą.
Potencialas
Krūvis visada juda, kai nėra jėgų pusiausvyros. Tai rodo, kad šiuo atveju elektrinis laukas turi potencialią energiją. Kitaip tariant, jis gali atlikti tam tikrą darbą. Pažvelkime į nedidelį pavyzdį. Elektrinis laukas perkėlė krūvį iš taškoO B. Dėl to sumažėja lauko potencinė energija. Taip atsitinka todėl, kad darbas atliktas. Ši elektrinio lauko galios charakteristika nepasikeis, jei judėjimas buvo atliktas veikiant iš išorės. Tokiu atveju potenciali energija ne mažės, o padidės. Be to, ši fizikinė elektrinio lauko charakteristika pasikeis tiesiogiai proporcingai veikiamai išorinei jėgai, kuri perkėlė krūvį elektriniame lauke. Pažymėtina, kad šiuo atveju visas atliktas darbas bus skirtas potencialiai energijai didinti. Norėdami suprasti temą, paimkime šį pavyzdį. Taigi mes turime teigiamą krūvį. Jis yra už svarstomo elektrinio lauko ribų. Dėl šios priežasties poveikis yra toks mažas, kad į jį galima nekreipti dėmesio. Atsiranda išorinė jėga, kuri įveda krūvį į elektrinį lauką. Ji atlieka darbą, reikalingą judėti. Tokiu atveju įveikiamos lauko jėgos. Taigi atsiranda veikimo potencialas, bet jau pačiame elektriniame lauke. Reikėtų pažymėti, kad tai gali būti nevienalytis rodiklis. Taigi energija, susijusi su kiekvienu konkrečiu teigiamo krūvio vienetu, vadinama lauko potencialu tame taške. Jis skaitiniu požiūriu lygus darbui, kurį atliko išorinė jėga, kad subjektas būtų perkeltas į tam tikrą vietą. Lauko potencialas matuojamas voltais.
Įtampa
Bet kuriame elektriniame lauke galite stebėti, kaip teigiami krūviai „migruoja“iš didelio potencialo taškų į tuos, kurių šio parametro reikšmės yra mažos. Neigiami eina šiuo keliu priešinga kryptimi. Bet abiem atvejais tai atsitinka tik dėl potencialios energijos buvimo. Iš jo apskaičiuojama įtampa. Tam reikia žinoti reikšmę, kuria sumažėjo lauko potenciali energija. Įtampa skaitine prasme yra lygi darbui, kuris buvo atliktas norint perduoti teigiamą krūvį tarp dviejų konkrečių taškų. Iš to matyti įdomus susirašinėjimas. Taigi, įtampos ir potencialų skirtumas šiuo atveju yra tas pats fizinis subjektas.
Elektrinių laukų superpozicija
Taigi, mes apsvarstėme pagrindines elektrinio lauko charakteristikas. Tačiau norėdami geriau suprasti temą, siūlome papildomai apsvarstyti keletą parametrų, kurie gali būti svarbūs. Ir pradėsime nuo elektrinių laukų superpozicijos. Anksčiau mes svarstėme situacijas, kai buvo tik vienas konkretus mokestis. Bet laukuose jų daug! Todėl, atsižvelgdami į situaciją, artimą tikrovei, įsivaizduokime, kad turime keletą k altinimų. Tada paaiškėja, kad jėgos, kurios paklūsta vektorių sudėjimo taisyklei, veiks bandomąjį subjektą. Be to, superpozicijos principas sako, kad sudėtingą judesį galima suskirstyti į du ar daugiau paprastų. Neįmanoma sukurti tikroviško judėjimo modelio neatsižvelgiant į superpoziciją. Kitaip tariant, dalelė, kurią mes svarstome esamomis sąlygomis, yra veikiama įvairių krūvių, kurių kiekvienas turi savoelektrinis laukas.
Naudoti
Pažymėtina, kad dabar elektrinio lauko galimybės nėra išnaudojamos iki galo. Netgi, teisingiau būtų sakyti, jo potencialo mes beveik neišnaudojame. Kaip praktinį elektrinio lauko galimybių įgyvendinimą galima paminėti Chiževskio sietyną. Anksčiau, praėjusio amžiaus viduryje, žmonija pradėjo tyrinėti kosmosą. Tačiau mokslininkai turėjo daug neišspręstų klausimų. Vienas iš jų – oras ir jo kenksmingi komponentai. Sovietų mokslininkas Chiževskis, kuris tuo pat metu domėjosi elektrinio lauko charakteristika, ėmėsi šios problemos sprendimo. Ir reikia pažymėti, kad jis gavo tikrai gerą vystymąsi. Šis prietaisas buvo pagrįstas aerojoninių oro srautų dėl mažų išmetimų sukūrimo technika. Tačiau šiame straipsnyje mus domina ne tiek pats įrenginys, kiek jo veikimo principas. Faktas yra tas, kad Chizhevsky liustrai funkcionuoti buvo naudojamas ne stacionarus maitinimo š altinis, o elektrinis laukas! Energijai sutelkti buvo naudojami specialūs kondensatoriai. Aplinkos elektrinio lauko energetinė charakteristika turėjo didelės įtakos įrenginio sėkmei. Tai yra, šis prietaisas buvo sukurtas specialiai erdvėlaiviams, kurie tiesiogine prasme yra prigrūsti elektronikos. Jį maitino kitų įrenginių, prijungtų prie nuolatinių maitinimo š altinių, veiklos rezultatai. Pažymėtina, kad krypties nebuvo atsisakyta, o dabar yra tiriama galimybė paimti energiją iš elektrinio lauko. Tiesa,Reikėtų pažymėti, kad didelė pažanga dar nepasiekta. Taip pat būtina atkreipti dėmesį į palyginti mažą vykdomų tyrimų mastą ir tai, kad daugumą jų atlieka savanoriai išradėjai.
Kokios yra elektrinių laukų charakteristikos?
Kam juos studijuoti? Kaip minėta anksčiau, elektrinio lauko charakteristikos yra stiprumas, įtampa ir potencialas. Paprasto paprasto žmogaus gyvenime šie parametrai negali pasigirti reikšminga įtaka. Tačiau kai kyla klausimų, ar reikia padaryti ką nors didelio ir sudėtingo, tada jų nesvarstyti yra prabanga. Faktas yra tas, kad per didelis elektroninių laukų skaičius (arba per didelis jų stiprumas) trikdo įrangos signalų perdavimą. Tai veda prie perduodamos informacijos iškraipymo. Reikėtų pažymėti, kad tai nėra vienintelė tokio tipo problema. Be b altojo technologijų triukšmo, pernelyg stiprūs elektroniniai laukai taip pat gali neigiamai paveikti žmogaus organizmo veiklą. Reikėtų pažymėti, kad nedidelė kambario jonizacija vis dar laikoma palaima, nes ji prisideda prie dulkių nusėdimo ant žmogaus būsto paviršių. Tačiau pažiūrėjus, kiek mūsų namuose yra įvairiausios įrangos (šaldytuvų, televizorių, boilerių, telefonų, elektros sistemų ir pan.), galime daryti išvadą, kad, deja, tai nėra gerai mūsų sveikatai. Reikėtų pažymėti, kad žemos elektrinių laukų charakteristikos mums beveik nedaro žalos, nes ikiŽmonija jau seniai priprato prie kosminės spinduliuotės. Bet apie elektroniką sunku pasakyti. Žinoma, viso to atsisakyti nepavyks, tačiau galima sėkmingai sumažinti neigiamą elektrinių laukų poveikį žmogaus organizmui. Tam, beje, pakanka taikyti energiškai efektyvaus technologijų naudojimo principus, numatančius maksimaliai sumažinti mechanizmų veikimo laiką.
Išvada
Išnagrinėjome, koks fizikinis dydis yra elektrinio lauko charakteristika, kur kas naudojamas, koks yra pokyčių potencialas ir jų pritaikymas kasdieniame gyvenime. Bet vis tiek norėčiau pridėti keletą paskutinių žodžių apie temą. Reikia pastebėti, kad jais susidomėjo gana daug žmonių. Vieną ryškiausių pėdsakų istorijoje paliko garsus serbų išradėjas Nikola Tesla. Tuo jam pavyko pasiekti nemažos sėkmės įgyvendindamas savo planus, bet, deja, ne energijos vartojimo efektyvumo požiūriu. Todėl, jei yra noras dirbti šia kryptimi, yra daug neatrastų galimybių.
